CN101132253A - 无线通信系统中用于实现数据控制信道的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种可以有效发送例如未来的无线通信系统所需的更多的数据控制位、还可获得充分检测和误报性能的信道结构，该信道结构使用咬尾卷积编码和循环冗余校验(CRC)。在某些实现中，还可以包括符号重复、交织和/或加扰。另外，根据实现，可以结合其它编码技术使用双相相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)或正交调幅(QAM)等调制方案。

Description

无线通信系统中用于实现数据控制信道的系统和方法

技术领域

本申请在35 U.S.C.119(e)下要求于2006年7月28日提交的名称为“无线通信系统中的数据控制信道”的60/820,727号美国临时专利申请的优先权，其全部内容如全文陈述一样包含在此。

在此所述的实施例涉及无线通信，尤其涉及提供与如何在无线通信系统中接收业务信道(traffic channel)有关的信息的数据控制信道(data control channel)的实现。

背景技术

应该理解，在无线通信系统中，使用某些业务信道例如在基站或无线接入点与无线通信装置之间通信数据。还应该理解，数据控制信道通常与业务信道相关联。使用数据控制信道以对允许基站或无线通信装置正确接收和解码业务信道上的数据的信息进行通信。例如，在实现前向链路(Forward link)的cdma2000演进数据优化(EV-DO)标准和协议的系统中，被称为导频信道(preamble channel)的信道是数据控制信道。类似地，在反向链路(reverse link)的cdma 2000 EV-DO系统中，反向速率指示(Reverse Rate Indicator，RRI)信道是数据控制信道。以3GPP2 C.S0024-A v2.0标准描述这些信道。在宽带码分多址(WCDMA)系统中，高速共享控制信道(HS-SCCH)是下行链路(downlink)中的数据控制信道，而增强专用物理控制信道(E-DPCCH)是上行链路(uplink)中的数据控制信道。

根据该系统，可以与相应的业务数据信道同时或在相应的业务数据信道的前面，发送数据控制信道。

该说明书和随后的权利要求书中所使用的术语“无线通信装置”是指能够与例如基站或无线接入点进行无线通信的任何装置。因此，术语“无线通信装置”包括但不局限于：蜂窝式电话型装置，还被称为手机、移动电话、移动手机、移动通信装置等；具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)；智能手机；具有无线通信能力的计算装置，包括手持型电脑、膝上型电脑、或者甚至台式计算机等。

还应该理解，尽管在此所提供的许多例子和实施例参照无线广域网(WWAN)，但是在此所述的系统和方法还可应用于无线个人局域网(WPAN)、无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)等。还应该理解，这类网络包括一些类型的接入装置或基础架构，例如，WWAN或WMAN中的基站，或WLAN中的接入点等。因此应该理解，对这些接入装置/基础架构的引用是可互换的，并且对一个的引用不排斥对其它的引用，除非明确说明、或者在引用的上下文如此规定的情况下。

正如所述，接收器使用数据控制信道中包含的信息，以正确接收和解码业务信道上的数据。因此，数据控制信道的可靠检测对于数据接收性能是至关紧要的；然而，还必须正确接收和解码数据控制信道。因此，为了确保适当接收关键控制信息，对于数据控制信道的解码性能应该超过对于其它信道的解码性能。应该理解，增强性能通常需要增加资源和/或开销。然而增加开销可能对发送效率具有负面影响。

在传统系统中，数据控制信道所传送的位数相对较少。然而，在未来的无线通信系统中，位数很可能由于系统设计的复杂性的增大而增大。即使利用现有EV-DO导频设计，在某些无线电信道条件下，例如单通道慢衰落(one-path slowfading)条件下，导频限制了前向链路性能。相对于数据控制信道的当前系统结构在这样的条件下，可能导致大的误帧率或降低的发送效率。

例如，cdma 2000 EV-DO系统对前向链路导频使用双正交编码。因此，如果需要发送10位，则数据控制信道即前向链路中的导频至少需要512个符号。因此，显然，即使在仅发送很少位的信息时，当前系统也需要大的开销。例如，该例子的512个符号对于例如具有高信道干扰(C/I)比的无线通信装置，将使用太多的资源。然而，同时，传统数据控制信道中所使用的信道编码不是非常强大，或者，包含所需的尾位降低了发送效率。因此，即使通过传统数据控制信道提供少许有限的性能增加，也会消耗大量的资源。

发明内容

一种可以有效发送例如未来的无线通信系统所需的更多的数据控制位、还可获得充分检测和误报性能的信道结构，该信道结构使用咬尾卷积编码和循环冗余校验(CRC)。在某些实现中，还可以包括符号重复、交织和/或加扰。另外，根据实现，可以结合其它编码技术使用双相相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)或正交调幅(QAM)等调制方案。

在一方面，提出了实现以上编码技术的各种发送器设计。根据需要，可以将这样的发送器设计包含在上行链路或下行链路发送器设计中。

在另一方面，提出了实现上述和下述各种技术的、用于对数据控制信道信号进行编码的各种方法。

在一个实施例中，公开了一种用于对信息位进行编码的信道编码器。该信道编码器包括循环冗余校验编码块、与CRC编码块连接的咬尾卷积编码器、与咬尾卷积编码器连接的符号重复块、以及调制块。CRC编码块用于接收信息位，基于该信息位生成CRC位，并将该CRC位添加到形成输入符号的信息位。咬尾卷积编码器使用咬尾技术，根据输入符号生成输出符号。符号重复块重复输出符号。并由调制块对重复后的输出符号进行调制。

在另一实施例中，公开了一种用于对信息位进行编码的方法。该方法包括：基于信息位生成CRC位；将CRC位添加到形成输入符号的信息位；使用咬尾技术，根据输入符号生成输出符号；重复输出符号；以及对输出符号进行调制。

在另一实施例中，公开了一种包括用于接收编码后的信号的接收器和用于生成要发送的编码后的信号的发送器的无线通信装置。该发送器包括用于对信息位进行编码的信道编码器。该信道编码器包括循环冗余校验编码块、与CRC编码块连接的咬尾卷积编码器、与咬尾卷积编码器连接的符号重复块、以及调制块。CRC编码块用于接收信息位，基于该信息位生成CRC位，并将该CRC位添加到形成输入符号的信息位。咬尾卷积编码器使用咬尾技术，根据输入符号生成输出符号。符号重复块重复输出符号。并且由所述调制块对重复后的输出符号进行调制。

在以下标题为“具体实施方式”的部分中，说明本发明的这些和其它特征、方面和实施例。

附图说明

结合附图说明本发明的特征、方面和实施例，其中：

图1是示出根据一个实施例的短发送持续时间的示例性数据控制信道编码器的图；

图2是示出根据另一实施例的短发送持续时间的示例性数据控制信道编码器的图；

图3是示出根据另一实施例的短发送持续时间的示例性数据控制信道编码器的图；

图4是示出根据另一实施例的短发送持续时间的示例性数据控制信道编码器的图；以及

图5是示出根据一个实施例的中或长发送持续时间的示例性数据控制信道编码器的图；

图6是示出根据另一实施例的中或长发送持续时间的示例性数据控制信道编码器的图；

图7是示出根据另一实施例的中或长发送持续时间的示例性数据控制信道编码器的图；

图8是示出根据另一实施例的中或长发送持续时间的示例性数据控制信道编码器的图；

图9是示出根据一个实施例用于编码数据控制信道的示例性方法的流程图；以及

图10是示出可以包括图1～8的编码器的示例性无线通信装置的图。

具体实施方式

以下说明的实施例提供可以有效发送更多数据控制位的数据控制信道编码。这些实施例使用结合例如符号重复、交织(interleaving)和/或加扰(scrambling)的咬尾(tail-biting)卷积码和CRC、以及BPSK、QPSK或QAM等调制方案。根据QPSK大体说明以下所述的实施例，然而，应该理解，这不排除使用其它调制技术，仅是为了便于说明。

而且，在咬尾卷积编码和调制后，可以根据例如CDMA或正交频分复用(OFDM)等正在实施的空中接口标准，进一步转换调制后的符号以进行发送。例如，可以利用或不利用例如多天线(多入多出(MIMO))或波束赋形(beam-forming)，将信号转换城OFDM副载波波形。为了简化说明，并且因为这类转换是众所周知的，因而不包括这类转换的实施。

下述实施例的实现产生开销符号减少的帧结构，这样可以增强能力和进行更有效的设计。而且，这样的帧结构在接收器中需要较低的发送功率或较低的信噪(Eb/NO)比，以达到与传统解决方案相似的误报和漏检性能。另外，在一些实施例中，因为可以使用CRC位以及某些实现中的信息位，包括用户信息、发送格式信息和/或副载波或信道化编码等，来校验错误，所以不必在误报率和漏检概率之间进行任何折衷。在一些实施例中，影响是否存在误报率和漏检概率之间的折衷的因素包括CRC位数和所需的误报率。如果CRC位数太少而不能提供低的误报率，则还存在该折衷。

图1是示出根据在此所述的系统和方法的一个实施例所配置的示例性数据控制信道编码器100的图。例如，可以在cdma2000 EV-DO系统中的前向链路或反向链路发送器中包括图1的编码器100。应该理解，正如在此所述的所有实施例的情况一样，可以以软件、硬件或它们的某种组合来实现图1的编码器100。

可以看出，编码器100包括用以向输入数据位(b)的序列添加CRC位(c)的CRC块102。CRC位可用于接收器中的警报或漏检概率判断。而且，正如所述，实际信息位(b)同样可以用于该目的。

于是，CRC块102的输出包含(b+c)位，并且将其输入给咬尾卷积编码器104。应该理解，在k＝b+c的情况下，卷积编码器将(k)输入位转换成(n)位的序列。然后可以使用n位的序列或者符号来确定接收器中的k位。因此，编码器102的有效率(R)为R＝k/n。

应该理解，在传统卷积编码器中，为了适当结束编码处理，必须向所生成的序列的末端添加尾序列。尾序列一般是一连串的“ 0’s”，这增加了与数据控制信道有关的开销。咬尾意指在由信息序列的最后(m)个符号给出的状态下启动编码器，其中，m是包括在编码器中的存储器的大小或寄存器的长度。因此，编码器在相同状态下启动并结束，因此，消除了与传统卷积编码器有关的码率的损失。换句话说，可以消除对尾序列的需要，这降低了开销。

然后将咬尾卷积编码器104的输出输入给符号重复块106。实际上，咬尾卷积编码器104在一定数量的输入位(k)上运行，因此生成一定数量的输出位(n)或符号。然后符号重复块106可以将所述符号复制和重复一定次数(N)。因此，符号重复块106将位数增大(N)倍。例如，如果编码器100具有特定的最大数据传输率(R)，但是以半速率(1/2R)运行，则可以将每一符号重复一次，以使得总数据传输率仍为R。这样的重复是有利的，因为它降低了每一符号所需的能量，这可以减少干扰。

可以在需要或希望具有短发送持续时间的数据控制信道的的实现中，使用图1的实施例。在图1的例子中，然后可以使用QPSK对输出进行调制；然而，为了向后兼容，该编码器可以使用BPSK，也就是说，实际仅发送同相(in-phase)信号。因此，图1的实施例可以与传统的cdma2000 EV-DO系统向后兼容。例如，在某些实现中，可以使用下面的参数：b＝10位，c＝6位，R＝1/4，N＝1，2，...，16或者R＝1/2，N＝1，并且，例如，可以使用编码器100生成cdma2000 EV-DO系统的导频信道。

图2是示出根据在此所述的系统和方法的另一实施例所配置的示例性数据控制信道编码器200的图。图2的例子与结合图1所示和所述的例子相似；然而，在该实施例中，可以使用真正的QPSK，例如，然后可以通过在多路复用器208中将重复块206的输出多路化成同相和正交相位流，将符号重复块206的输出调制成同相和正交相位信号。

可以使用图2的实施例产生具有短发送持续时间的数据控制信道。例如，与使用编码器100所生成的数据控制信道相比，使用编码器200所生成的数据控制信道可以占用较少的发送时间。在某些实现中，对于cdma 2000 EV-DO系统中的导频信道生成，可以使用下面的参数：b＝10位，c＝6位，R＝1/4，N＝1，2，...，16或R＝1/2，N＝1。

以下所述的实施例包括结合图1和2已说明的许多组件。为了简化说明，将对于各实施例不再说明这些组件中的每一个组件的操作。因此，可以假定这些组件以相同的方式运行，除非特别说明。

图3是示出根据在此所述的系统和方法的另一实施例所配置的示例性数据控制信道编码器300的图。在编码器300中，通过在组合器308中将咬尾卷积编码器304的输出和由加扰块306所产生的扰码进行组合，对咬尾卷积编码器304的输出进行加扰。加扰对数据位进行随机化，这样可以提高所发送信号的峰平功率比(peak-to-average power ratio)。例如，如果发送“ 1’s”的长串，则结果得到的峰平功率比将会高。通过对数据位进行随机化和加扰，可以降低峰平功率比。

还可以使用图3的实施例生成具有短发送持续时间的数据控制信道。如图1的例子一样，可以使用BPSK对符号重复块310的输出进行编码。因此，图3的实施例可以与cdma 2000 EV-DO系统完全向后兼容。

图4是示出根据在此所述的系统和方法的另一实施例所配置的示例性数据控制信道编码器400的图。如编码器300一样，可以利用加扰块406的输出对咬尾编码器404的输出进行加扰。在编码器400中，可以将符号重复块410的输出调制成同相和正交相位信号，例如，使用QPSK进行调制。

可以使用编码器500和600例如以毫秒或以上的阶数生成中或长发送持续时间的数据控制信道。例如，可以在反向链路中使用这种编码器，或者在前向链路中编码多路复用或OFDM多路复用这种编码器。在图5和6的例子中，分别将符号重复块506和606的输出输入给交织块508和608。

交织是一种为了增强性能而以不连续方式排列数据的方式。交织主要用于数字数据发送技术中以防止发送发生突发错误(burst error)。这些错误在行中覆盖大量位，但是极少发生。使用交织以解决该问题。利用某些控制位(独立于交织)，例如使得信道解码器能够校正一定数量的改变位的纠错位，发送所有数据。如果发生突发错误，并且改变了多于该数量的位，则不能正确解码该码字。因而交织许多码字的位或符号，然后发送它们。这样，突发错误仅影响各码字中可校正的位数，因而解码器可以正确解码码字。

例如，为了向后兼容，可以使用BPSK对交织块508的输出进行调制，而可以使用QPSK对交织块608的输出进行调制。

还可以使用编码器700和800例如以毫秒或以上的阶数生成中或长发送持续时间的数据控制信道。可以看出，编码器700和800将前面的实施例的符号重复、加扰和交织组合在单个编码器中。例如，为了向后兼容，可以使用BPSK对交织块714的输出进行调制，而可以使用QPSK对交织块814的输出进行调制。

图9是示出根据在此所述的系统和方法的一个实施例用于编码数据信道的示例性方法的流程图。首先，在步骤S902，生成数据位(b)，然后在步骤S904，可以根据数据位(b)生成CRC位(c)，并将CRC(c)添加到数据位(b)。在步骤S906，可以使用咬尾卷积编码处理对结果得到的输入符号进行编码，以生成输出符号。在某些实施例中，然后可以在步骤S908中对输出符号进行加扰或随机化。

在某些其它实施例中，可以在步骤S910中将输出符号重复特定次数，例如，对于半速率(1/2R)重复一次、对于四分之一速率(1/4R)重复三次等。根据该实施例，可以加扰和重复输出符号，而在其它实施例中，可以重复输出信号，而不对其加扰。

在另外的其它实施例中，可以在步骤S912中交织输出符号。交织可以结合加扰和/或重复，或者可以发生交织，而无加扰和/或重复。

然后在步骤S914中使用例如BPSK、QPSK、QAM等对输出进行调制。最后，然后在步骤S916中，可以使用例如CDMA或OFDM，对调制后的输出进一步调制以进行发送。

图10是示出可以包含以上所述的那些信道编码器的无线通信装置1001的图。可以看出，装置1001可以包括一个或多个用于发送和接收射频(Radio Frequency，RF)信号1018的天线1002。装置1001还可以包括RF前端部、以及数字或基带处理部1020。RF前端可以包括接收部1004和发送部1012。接收部1004可以包括将所接收的信号1018转换成基带处理部1020可处理的信息信号所需的低噪声放大器、解调器、滤波器、模拟数字转换器等硬件。发送部1012可以包括将由基带处理部1020所生成的信息信号转换成可通过天线1002发送的信号1018所需的数字-模拟转换器、滤波器、调制器、功率放大器等硬件。应该理解，根据实现，可以在RF前端或基带处理部1020中包括特定组件，例如，模拟-数字转换器和数字-模拟转换器。

因此，处理部1020可以包括接收部1008和发送部1010，其中，接收部1008用于处理由RF接收器部1004所生成的信息信号，发送部1010用于生成由RF发送部1012转换成发送信号1018的信息信号。可以在基带部1020，例如，在发送部1010中，实现上述编码器实施例。可选地，可以与基带部1020分开包括上述编码器的某些部分。

应该理解，为了实现上述编码器，可以在基站或接入点中包括相似组件。

尽管以上说明了本发明的某些实施例，但是应该理解，所述实施例仅仅用作例子。因此，不应基于所述实施例限制本发明。相反，仅应根据以下结合上述说明书和附图的权利要求书，限定在此所述的本发明的范围。

附图中符号的简单说明如下：

102：添加CRC

104：咬尾卷积编码器

106：符号重复

202：添加CRC

204：咬尾卷积编码器

206：符号重复

302：添加CRC

304：咬尾卷积编码器

310：符号重复

306：加扰器

402：添加CRC

404：咬尾卷积编码器

410：符号重复

406：加扰器

502：添加CRC

504：咬尾卷积编码器

506：符号重复

508：交织器

602：添加CRC

604：咬尾卷积编码器

606：符号重复

608：交织器

702：添加CRC

704：咬尾卷积编码器

710：符号重复

712：交织器

706：加扰器

802：添加CRC

804：咬尾卷积编码器

810：符号重复

812：交织器

806：加扰器

902：生成数据位

904：添加CRC

906：咬尾卷积编码

908：加扰符号

910：符号重复

912：交织

914：调制

916：进一步调制

Claims (20)

1.一种用于对信息位进行编码的信道编码器，该信道编码器包括：

循环冗余校验(CRC)编码块，用于接收所述信息位，基于所述信息位生成CRC位，并将所述CRC位添加到形成输入符号的所述信息位；

与所述CRC编码块连接的咬尾卷积编码器，用于使用咬尾技术，根据所述输入符号生成输出符号；

与所述咬尾卷积编码器连接的符号重复块，用于重复所述输出符号；以及

调制块，用于对重复后的输出符号进行调制。

2.根据权利要求1所述的信道编码器，其特征在于，所述调制块使用双相相移键控(BPSK)对所述重复后的输出符号进行调制。

3.根据权利要求1所述的信道编码器，其特征在于，所述调制块使用正交相移键控(QPSK)对所述重复后的输出符号进行调制。

4.根据权利要求1所述的信道编码器，其特征在于，还包括扰码生成器和组合器，所述组合器与所述咬尾卷积编码器和所述扰码生成器连接，用于使用由所述扰码生成器所生成的扰码对所述输出符号进行加扰。

5.根据权利要求1所述的信道编码器，其特征在于，还包括与所述符号重复块连接的交织块，所述交织块用于交织所述输出符号。

6.根据权利要求1所述的信道编码器，其特征在于，还包括：

扰码生成器和组合器，所述组合器与所述咬尾卷积编码器和所述扰码生成器连接，用于使用由所述扰码生成器所生成的扰码对所述输出符号进行加扰；以及

与所述符号重复块连接的交织块，用于交织所述输出符号。

7.根据权利要求1所述的信道编码器，其特征在于，所述信息位是数据控制位。

8.一种用于对信息位进行编码的方法，包括：

基于所述信息位生成CRC位；

将所述CRC位添加到形成输入符号的所述信息位；

使用咬尾技术，根据所述输入符号生成输出符号；

重复所述输出符号；以及

对所述输出符号进行调制。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述输出符号进行调制包括使用双相相移键控(BPSK)对所述输出符号进行调制。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述输出符号进行调制包括使用正交相移键控(QPSK)对所述输出符号进行调制。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括生成扰码和使用扰码对所述输出符号进行加扰。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括交织所述输出符号。

13.一种无线通信装置，包括：

接收器，用于接收编码后的信号；

发送器，用于生成要发送的编码后的信号，所述发送器包括用于对信息位进行编码的信道编码器，所述信道编码器包括：

循环冗余校验(CRC)编码块，用于接收所述信息位，基于所述信息位生成CRC位，并将所述CRC位添加到形成输入符号的所述信息位；

与所述CRC编码块连接的咬尾卷积编码器，用于使用咬尾技术，根据所述输入符号生成输出符号；

与所述咬尾卷积编码器连接的符号重复块，用于重复所述输出符号；以及

调制块，用于对重复后的输出符号进行调制。

14.根据权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，所述调制块使用双相相移键控(BPSK)对所述重复后的输出符号进行调制。

15.根据权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，所述调制块使用正交相移键控(QPSK)对所述重复后的输出符号进行调制。

16.根据权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，所述信道编码器还包括扰码生成器和组合器，所述组合器与所述咬尾卷积编码器和所述扰码生成器连接，用于使用由所述扰码生成器所生成的扰码对所述输出符号进行加扰。

17.根据权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，所述信道编码器还包括与所述符号重复块连接的交织块，所述交织块用于交织所述输出符号。

18.根据权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，所述信道编码器还包括：

扰码生成器和组合器，所述组合器与所述咬尾卷积编码器和所述扰码生成器连接，用于使用由所述扰码生成器所生成的扰码对所述输出符号进行加扰；以及

与所述符号重复块连接的交织块，用于交织所述输出符号。

19.根据权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，所述信息位是数据控制位。

20.根据权利要求13所述的无线通信装置，其特征在于，所述信息位属于以下信道中的一个：

cdma2000 EV-DO(演进数据优化)系统的导频信道；

cdma2000 EV-DO系统的反向速率指示信道；

宽带CDMA系统的HS-SCCH(高速共享控制信道)；以及

宽带CDMA系统的E-DPCCH(增强专用物理控制信道)。

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